Pienpolton terveysriskit Raimo O. Salonen LKT, dosentti Terveyden ja hyvinvoinnin laitos Ympäristöterveyden osasto Kuopio Cleen-työpaja, Vantaa 18.2.2010
Ympäristöaltisteiden aiheuttamat terveyshaitat Euroopassa Kaupunki-ilman pienhiukkaset ovat kaikkein haitallisin ympäristötekijä kehittyneissä maissa (hengitys- ja sydänsairaat, pienet lapset) Otsoni (O 3 ) on terveydelle haitallisin kaasumainen ilmansaaste (hengityssairaat) Typpidioksidin (NO 2 ) oma terveydellinen merkitys kaupunkiilmapitoisuuksissa epäselvä kuvastaa koko liikenne- saasteiden seosta? Rikkidioksidin (SO 2 ) merkitys pieni. Hiilimonoksidista eli häästä (CO) sekä haihtuvista (ja haisevilla) orgaanisista hiilivedyistä (VOC) mahdollisesti terveyshaittoja huonon puulämmityksen yhteydessä (hengitys- ja sydänsairaat)
Tieto kaupunki-ilman ilman pienhiukkasten terveyshaitoista muuttunut Matalatkin hengitettävien hiukkasten (PM 10 ; halkaisija < 10 μm) ja pienhiukkasten (PM 2.5 ; halkaisija < 2.5 μm) sekä ultrapienten hiukkasten (halkaisija < 0.1 μm) ) päivittäiset pitoisuudet johdonmukaisesti yhteydessä vakaviin terveyshaittoihin Kuolleisuus 1-2 vrk:n kuluttua kohonneista pitoisuuksista, sairaalan päivystyskäynnit sekä hengitys- ja sydänsairaiden toimintakyky Kohonneet PM 2.5 :n ja hiukkasten noen tuntipitoisuudet yhteydessä lisääntyneisiin astmakohtauksiin ja kohonneeseen sydäninfarktiriskiin Vuosia vuosikymmeniä kestävä pitkäaikainen PM 2.5 - altistuminen yhteydessä hengitys- ja sydänsairauksien lisääntymiseen ja lyhentyneeseen elinikään
CAFE-arvioita pienhiukkasten terveysvaikutuksista Suomessa v. 2000 Ennenaikaisia kuolemia 1 270 Menetettyjä elinvuosia 13 840 Imeväiskuolemia 2 Kroonisia i keuhkoputkentulehduksia t hd k 620 Sairaalaan ottoja (sydän+keuhko) 383 Lasten alempia hengitystieoirepäiviä 778 870 Vajaakuntoisuuspäiviä (RAD) 15-64 v 1 323 390 Taloudelliset menetykset 1 2,9 miljardia / v (sairastamisesta suorat ja epäsuorat menot ~300 miljoonaa / v)
Terveyshaittojen vaikutusmekanismeja Tulehdusreaktiot: t hengitysteissä, t i sydämessä ä ja/tai verenkierrossa Kohonnut veren hyytyminen: valtimoveritulpan muodostus, sepelvaltimotaudin pahentuminen e Autonomiset refleksit: hengityselinoireet, alentuneet puhallusarvot, sydämen sähköisen toiminnan muutokset Hengitysteiden epiteelisolujen perimävauriot: lisääntynyt keuhkosyöpäriski
Suomen hiukkaspitoisuuksien it i k i pitkä- ja lyhytaikaistasot Yhdyskuntailman PM 10 /PM 2.5 -vuosipitoisuudet eurooppalaisittain suhteellisen matalia Korkeita tunti- ja vuorokausipitoisuuksia kaukokulkeumaepisodeista ja lähipäästölähteistä heikkotuulisissa oloissa ja lämpötilainversion aikana (= terveysriskit ) Kulotus-, metsä- ja maastopalot Länsi-Venäjällä, Baltian maissa, Valko-Venäjällä, Ukrainassa ja muualla Itä- Euroopassa Puun pienpoltto, erityisesti huonot puukattilajärjestelmät Liikenteen pakokaasut katukuiluissa Katupölyepisodit kuivina kevät- ja talvikausina
Ilman hiukkasten terveyshaittaketju 1 2 Päästöjen 3 Päästölähde leviäminen Ihmisen & altistuminen muutunta Sairautta edeltävä ä muutos Biologisesti vaikuttava annos 4 Terveys- haitta Keuhko- annos Potentiaalisia altistumisen vähentämistilaisuuksia 1 Päästöjen vähennystekniikat 2 Kaavoitus 3 Sisäilman suodatus / puhdistus 4 Ruumiillisen rasituksen välttäminen
Dublinin opetus 1990-luvulla Kivihiilen myyntikielto talokohtaiseen lämmitykseen 1.9.1990 alkaen, tilalle maakaasu Ulkoilman mustahiilipitoisuuden lasku 35,6 μg/m 3 (70%) Kuolleisuuden odottamattoman suuri vähentyminen 1.9.1990-31.8.1996: koko väestö: -5,7% hengityssairaudet: -15,5% 5% sydäntaudit: -10,3% Clancy ym., Lancet 2002;360:1210-14
Mustahiilen ja rikkidioksidin vuodenaika- pitoisuudet i t 1984-1996 1996 Clancy ym., Lancet 2002;360:1210-14
Sydäntauti- ja hengityssairauskuolleisuus vuodenajoittain 1984-1996 Clancy ym., Lancet 2002;360:1210-14
Suomen PM 2.5 -päästöt 2005 Liuottimet ja muut tuotteet Teollisuus Työkoneet Maatalous 2005 PM 2.5 päästöt 2005 (tn) (%) Energia-laitokset 7740,26 23 Energia- Kotitalouksien poltto 15359,71 45 laitokset Liikenne 4930,24 14 Työkoneet 1356,00 4 Teollisuus-prosessit 2804,70 8 Liuottimet ja muut tuotteet 1398,72 4 Maatalous 560,04 2 Other 12,27 0 Sum 34161,93 100 Liikenne Kotital. pienpoltto Puun pienpolton osuus 25% Suomen PM 2.5 -kokonaispäästöistä k tä - samaa luokkaa kuin kaikki energialaitokset yhteensä - suurempi kuin kaikki liikenne SYKE 2007; Karvosenoja ym. 2008
Terveyshaitat puunpolttoympäristöissä Suomesta ei ole julkaistu tutkimustuloksia altistumisesta ja terveyshaitoista i t herkissä väestöryhmissä ä Lisääntynyttä kokonaiskuolleisuutta ja hengityssairauskuolleisuutta ulkomaisissa tutkimuksissa Christchurch, NZ ja Kalifornia, USA Lisääntyneitä astmakohtauksia Oireet, keuhkojen toiminnan heikentyminen, päivystysvastaanotolla käynnit, sairaalaanotot Muita havaintoja Keuhkoahtaumataudin pahentuminen Pienten lasten hengityselinoireet ja infektiot ---------------------------------------------------------------------------------------- Boman BC ym. Scand J Work Environ Health 2003;29:251-260 Salonen RO. Ympäristö ja Terveys 2004;35(4):4-9 Naeher LP ym. Inhal Toxicol 2007; 19:67 106106
Koetut haitat Suomessa Päänsärky, pahoinvointi, väsymys, keskittymis- ja univaikeudet (yksi CO-myrkytys todettu COHb-mittauksella) Hengitysteiden ärsytysoireet (kurkkukipu, yskä, hengenahdistus) Astmaoireiden ja -lääkkeiden käytön lisääntyminen, päivystysvastaanotolla käyntejä Silmien kirvely, punoitus ja vuotaminen Kuntien päätöksistä tä useita valituksia i Vaasan hallintooikeuteen ja Korkeimpaan hallinto-oikeuteen Hallinto-oikeuksien päätöksissä ei yhtenäistä linjaa
PUPO-terveys Ulkopuolinen rahoitus: Tekes ja STM Tutkimuskumppanit: k i KTL, KuY, IL ja TTL + YTV (omarahoitus) Tavoitteet: (1) Terveysosion lisääminen PUPO- päästöprojektiin, (2) uuden poikkitieteellisen lähestymistavan käyttöönotto puun pienpolton hiukkaspäästöjen tutkimuksessa, ja (3) tavanomaisen ja huonon polton vertailu pienessä varaavassa vuolukivitakassa
PUPO-terveyden tutkimusryhmät KTL: Raimo O. Salonen, Maija-Riitta Hirvonen, Arto Pennanen, Pasi Jalava, Mikko Happo KY: Jorma Jokiniemi, Jarkko Tissari, Kati Hytönen, Timo Turrek IL: Risto Hillamo, Anna Frey, Sanna Saarikoski, Hilkka Timonen, Markus Sillanpää TTL: Hannu Norppa, Hanna Lindberg, Satu Suhonen YTV: Päivi Aarnio, Anu Kousa, Tarja Koskentalo
Varaavan takan päästöhiukkasten kemian ja toksisuuden tutkimusta
Tavanomainen poltto: Mahdollisimman hyvä käyttötekniikka Panoskoko: 2.4 kg Palakoko: 480 g Kompakti panos Riittävä palamisilma Huono poltto: Panoskoko: 3.5 kg Palakoko: 230 g Harva panos Rajoitettu palamisilma
Näkymä polttolaboratoriosta: suuritehoinen hiukkasten monivaihekeräin
Yhteenveto päästötutkimustuloksista Huonon puunpolton (liian vähän palamisilmaa) kaasumaisten yhdisteiden ja hiukkasten päästöt olivat moninkertaiset tavanomaisen polton päästöihin verrattuna Hiilimonoksidi- eli häkäpäästö 3-kertainen kertainen, kokonaishiilivetyjen päästö 9-kertainen ja pienhiukkaspäästö (PM 1 ) 6-kertainen Metaanin päästö oli 12-kertainen Myös pienhiukkasten kemiallinen koostumus muuttui huonossa puunpoltossa haitallisempaan suuntaan Nokipäästö oli 3-kertainen, orgaanisen hiilen 9-kertainen, ja soluperimämuutoksia aiheuttavien PAH-yhdisteiden 5-kertainen Selluloosan ja hemiselluloosan pyrolyysituotteen, levoglukosaanin, päästo oli nelinkertainen Kaliumin ja muiden kivennäisaineiden muodostaman lentotuhkan osuus hiukkasissa pieneni Tissari ym. 2008; Frey ym. 2009
Hiukkasnäytteiden tuottamat tulehdus- ja solutoksisuusvasteet keuhkojen puolustussoluissa
Yhteenveto hiukkasten toksisuustuloksista Huonon puunpolton pienhiukkasilla oli moninkertainen toksisuus (= haittapotentiaali), kun tulokset laskettiin päästettyä ilmakuutiometriä tai tuotettua energiayksikköä kohti Tulehdusaktiivisuus 2 8-kertainen ja suora solutoksinen potentiaali ti 3 10-kertainen makrofagisoluissa i Vähintään 2-kertainen solutoksinen ja DNA-vauriopotentiaali keuhkoepiteelin soluissa Hiukkasten toksisuustutkimuksella yhteydet elävään elämään Tulehdusaktiivisuus ja solutoksisuus kroonisten hengitys- ja sydänsairauksien paheneminen Keuhkoepiteelisolujen DNA-vauriot keuhkosyöpäriski Toksisuus päästettyä ilmakuutiometriä kohti paikallisesti heikentyvä ulkoilman laatu Toksisuus tuotettua energiayksikköä kohti polttolaitteelle/ - aineelle ja/tai polttotavalle ominainen hiukkaspäästö Jalava ym. 2010
Meneillään olevia tutkimuksia Lisätietoja puun pienpolttolaitteiden ja biopolttoaineiden hiukkaspäästöjen haitallisuudesta tarvitaan Erityyppisistä pienpolttolaitteista poikkitieteelliset tutkimukset yleisten polttotekniikka kemia toksisuus yhteyksien selvittämiseksi (PUPO-poltto 2008-2010 / Tekes: KY, THL, IL) Uutta henkilökohtaisen altistumisen ja terveysvaikutusten tutkimusta herkissä väestöryhmissä (BIOHER-projekti 2008-2011 / Suomen Akatemia: THL, IL, KY) Ilmanlaadun mittaustoimintaa on syytä jatkaa puun pienpolttoa suosivilla vanhoilla pientaloalueilla PM 10 :n ja PM 2.5 :n 24-h ja vuosikeskiarvopitoisuudet olleet odotettua suurempia; tuntihuiput heikkotuulisissa oloissa / lämpötilainversion aikana jopa paljon korkeampia kuin vilkkaissa liikenneympäristöissä PM 10 -fraktion bentso[a]pyreenin (PAH-yhdiste) vuosikeskiarvopitoisuus moninkertainen vilkkaisiin liikenneympäristöihin verrattuna ( kohonnut keuhkosyöpäriski)
Päätelmiä puun pienpolton p savujen terveyshaitoista Puun pienpolton hiukkasille altistumista ja siitä aiheutuvia terveyshaittoja sekä hiukkasten toksisuusmekanismeja on tutkittu paljon vähemmän kuin ajoneuvojen polttoperäisiä hiukkasia Väestötutkimukset viittaavat vähintään yhtä voimakkaaseen haitallisuuteen hengityssairaissa (Boman ym. 2003; UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution, Task Force for Health 2009) Henkilökohtaisesta puun pienpolton p hiukkasille altistumisesta sekä sydän- ja verenkiertovaikutuksista vähän tietoa Palamisolosuhde vaikuttaa voimakkaasti päästöhiukkasten haittapotentiaaliin: DNA-vauriot ja solutoksisuus voivat kohottaa keuhkosyöpäriskiä Kaasujen (erityisesti VOC) osuudesta savujen aiheuttamissa terveyshaitoissa eys to ssa ei ole tietoa
Biomassan poltto & terveys 1 Nykytavoin toteutettu puun pienpoltto ongelmallisinta Epätäydellinen palaminen suuret pienhiukkasten ja VOC:ien päästöt (n. 25% Suomen kaikista hiukkas- ja VOC-päästöistä) Matala päästökorkeus naapureiden toistuva altistuminen korkeille pitoisuuksille tuoreita, haitallisia hiukkaskoostumuksia (mm. noki, PAH) ja kaasuja (VOC, CO) Ei vieläkään päästö- ja tehokkuusmääräyksiä uusille tulisijoille (YM), savuhaittavalistusten selvittämiseen kuntaohje (STTV 2008) Nykyistä parempaa teknologiaa saatavilla suomalaisilta tulisijavalmistajilta, mutta kotimarkkinoilla heikko kysyntä kalliimmista ympäristöystävällisistä y tuotteista - ei riittävää ohjausta!
Viranomaisohje kunnille Asukkaiden tekemien savuvalitusten selvittämisestä annettu kunnille ohjeet (STTV-ohje 6/2008; Internet: www.sttv.fi ) Perustana terveydensuojelulain tulkinta: asunnon sisäilmaan tunkeutuva savunhaju on osoitus puunpolton kaasujen ja hiukkasten aiheuttamasta terveysriskistä ( 1 kk:n päiväkirjaseuranta) ä a Tulisija- ja puunpolttokysely naapurustossa Tulevaisuudessa suora hiukkasmittaus kodissa?, altistumisen biomarkkerin mittaus haittaa kärsivien verestä? Nuohoojan lausunto avuksi huonon polton toteamisessa Yläpalo- ja kaksoispesäkattiloiden yhteydessä oltava yli 1 m 3 :n vesivaraaja (VTT:n suositus 3-5 m 3 ) Huono puulämmitin voidaan määrätä käyttökieltoon
Biomassan poltto & terveys 2 Pienet lämpö- ja sähkölaitokset (< 50 MW) aiheuttavat enemmän ongelmia kuin suuret laitokset Yleisesti ottaen hyvä palaminen, mutta biopolttoaineissa olevat suuret laatuvaihtelut ja huono varastointi lisäävät päästöjä Huonompi savukaasujen jälkipuhdistus kuin suurlaitoksissa suuremmat pienhiukkasten lentotuhkan päästöt Ei jatkuvaa päästöjen seurantaa; käynnistys, takuuajan jälkeen huononnettu polttoaine ja poikkeustilanteet tuottavat suuria päästöjä ja jopa silminnähtävää lähiympäristön likaantumista Suhteellisen matala päästökorkeus, pienimmät laitokset (<10 MW) usein keskellä asuinaluetta eikä maastonmuotojen (esim. laakso) vaikutuksia ole aina kunnolla huomioitu suurempi vaikutus lähiympäristön ilmanlaatuun kuin isoilla laitoksilla Päästömääräykset ä t (ml. uusi kansallinen asetusehdotus) t liian löysät eivät ohjaa parempaan teknologiaan / käyttöön! Ympäristölupa löysä, kunta usein laitoksen omistajana!